電力電子課后習(xí)題答案 5.doc

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1、第五章直流-直流交流電路1．簡述圖5-1a所示的降壓斬波電路工作原理。答：降壓斬波器的原理是：在一個控制周期中，讓V導(dǎo)通一段時間ton，由電源E向L、R、M供電，在此期間，uo＝E。然后使V關(guān)斷一段時間toff，此時電感L通過二極管VD向R和M供電，uo＝0。一個周期內(nèi)的平均電壓Uo＝。輸出電壓小于電源電壓，起到降壓的作用。2．在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，已知E=200V，R=10Ω，L值極大，EM=30V，T=50μs,ton=20μs,計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：由于L值極大，故負(fù)載電流連續(xù)，于是輸出電壓平均值為

2、Uo===80(V)輸出電流平均值為Io===5(A)3．在圖5-1a所示的降壓斬波電路中，E=100V，L=1mH，R=0.5Ω，EM=10V，采用脈寬調(diào)制控制方式，T=20μs，當(dāng)ton=5μs時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io，計算輸出電流的最大和最小值瞬時值并判斷負(fù)載電流是否連續(xù)。當(dāng)ton=3μs時，重新進(jìn)行上述計算。解：由題目已知條件可得：m===0.1τ===0.002當(dāng)ton=5μs時，有ρ==0.01ar==0.0025由于==0.249>m所以輸出電流連續(xù)。此時輸出平均電壓為Uo===25(V)輸出平均電流為Io

3、===30(A)輸出電流的最大和最小值瞬時值分別為Imax===30.19(A)Imin===29.81(A)當(dāng)ton=3μs時，采用同樣的方法可以得出：αρ=0.0015由于==0.149>m所以輸出電流仍然連續(xù)。此時輸出電壓、電流的平均值以及輸出電流最大、最小瞬時值分別為：Uo===15(V)Io===10(A)Imax==10.13(A)Imin==9.873(A)4．簡述圖5-2a所示升壓斬波電路的基本工作原理。答：假設(shè)電路中電感L值很大，電容C值也很大。當(dāng)V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時電容C上的電壓向

4、負(fù)載R供電，因C值很大，基本保持輸出電壓為恒值Uo。設(shè)V處于通態(tài)的時間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為。當(dāng)V處于斷態(tài)時E和L共同向電容C充電并向負(fù)載R提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時間為toff，則在此期間電感L釋放的能量為。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即：化簡得：式中的，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。5．在圖5-2a所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20Ω，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40μs，ton=25μs時，計算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值Io。解：輸

5、出電壓平均值為：Uo===133.3(V)輸出電流平均值為：Io===6.667(A)6．試分別簡述升降壓斬波電路和Cuk斬波電路的基本原理，并比較其異同點。答：升降壓斬波電路的基本原理：當(dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)時，電源E經(jīng)V向電感L供電使其貯存能量，此時電流為i1，方向如圖3-4中所示。同時，電容C維持輸出電壓基本恒定并向負(fù)載R供電。此后，使V關(guān)斷，電感L中貯存的能量向負(fù)載釋放，電流為i2，方向如圖3-4所示?？梢?，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內(nèi)電感L兩端電壓uL對時間的積分為零，即當(dāng)V處于通態(tài)期間，uL=E；

6、而當(dāng)V處于斷態(tài)期間，uL=-uo。于是：所以輸出電壓為：改變導(dǎo)通比a，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0

7、B=0，A點電壓uA=-uC；相反，當(dāng)S合到A點時，uB=uC，uA=0。因此，B點電壓uB的平均值為（UC為電容電壓uC的平均值），又因電感L1的電壓平均值為零，所以。另一方面，A點的電壓平均值為，且L2的電壓平均值為零，按圖3-5b中輸出電壓Uo的極性，有。于是可得出輸出電壓Uo與電源電壓E的關(guān)系：兩個電路實現(xiàn)的功能是一致的，均可方便的實現(xiàn)升降壓斬波。與升降壓斬波電路相比，Cuk斬波電路有一個明顯的優(yōu)點，其輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動很小，有利于對輸入、輸出進(jìn)行濾波。7．試?yán)L制Speic斬波電路和Zeta斬波電路的原理圖，

8、并推導(dǎo)其輸入輸出關(guān)系。解：Sepic電路的原理圖如下：Sepic斬波電路在V導(dǎo)通ton期間，uL1=EuL2=uC1在V關(guān)斷toff期間uL1＝E-uo-uC1uL